Valorização da cinza industrial na remoção da dipirona sódica e estudo de sua reatividade em matriz de cimento Portland

• Autor(a) principal: Lascosk, Luiza
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30223
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Resíduos industriais; Poluentes; Cimento Portland; Minerais industriais; Factory and trade waste; Pollutants; Portland cement; Industrial minerals; Engenharia Química

Este estudo teve como proposta avaliar a utilização de cinza industrial de cavaco de eucalipto na biossorção da dipirona sódica e posterior estudo da reatividade das cinzas após biossorção (CAB) em matriz de cimento Portland. Os ensaios de biossorção foram conduzidos em batelada, avaliando os efeitos das condições operacionais: pH, temperatura, agitação e tempo de contato, além dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. O biossorvente, cinza que é resíduo industrial abundante, foi caracterizado a partir do ponto de carga zero (PCZ), da determinação do diâmetro médio das partículas e pela análise da área superficial do biossorvente (BET). Para efeito de comparação, antes e após o processo de biossorção, foram realizadas as análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios x por energia dispersiva (EDS), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Em relação ao estudo da reatividade em matriz de cimento Portland (cinza industrial pós biossorção da dipiriona) nas propriedades das argamassas, a cinza foi caracterizada por meio das análises de massa específica, umidade, perda ao fogo e fluorescência de raios X. Para avaliar a pozolanicidade da cinza foi estudado seu comportamento pela difratometria de raios X (XRD), Chapelle modificado, índice de atividade pozolânica com cal e pelo índice de desempenho com cimento. Enquanto para o estudo das pastas de cimento foram realizadas análises de resistência a compressão, resistência a tração por compressão diametral, absorção por imersão e determinação da massa específica. A biossorção teve melhor desempenho a 25 ºC, 130 rpm, sem ajuste de pH, com remoção de 93,23% de dipirona comercial em solução aquosa. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem ajustou-se melhor aos dados experimentais. O processo foi caracterizado como exotérmico e espontâneo a partir dos parâmetros de entalpia e energia livre de Gibbs, respectivamente, sinalizando que a biossorção é favorável do ponto de vista termodinâmico. A energia de ativação de 24,017 kJ/mol evidenciou que a remoção ocorre por fisissorção e o valor positivo encontrado para a entropia (Δ° = 59,07 J/K.mol) indica um aumento da aleatoriedade na interface sólido/solução. A composição química das cinzas e CAB, determinada pela análise de FRX, mostrou que há predominância do composto de óxido de cálcio (CaO) seguido de óxido de magnésio (MgO). Já a análise de DRX mostrou a presença de calcita, caulinita, magnetita, quartzo, óxido de ferro e óxido de cálcio, sem presença de halo amorfo. Nos testes que avaliaram a reatividade em matriz de cimento Portland das cinzas e CAB, como a resistência mínima no ID com cimento e de resistência mínima no IAP com cal, as mesmas não atingiram o limite mínimo para obter classificação de material pozolânico. Porém no estudo do efeito filer, utilizando-se das pastas de cimento, ambos os materiais apresentarem resultados favoráveis na substituição parcial do cimento na composição das argamassas, sendo a substituição de 10% ou 15% as melhores substituições. Enquadrando-se assim no contexto de economia circular, com a reutilização do resíduo de cinza de caldeira na biossorção do fármaco dipirona sódica e posteriormente na substituição de cimento na composição das argamassas, devido ao efeito filer que apresentou.